高考物理复习 高效学习方略 63 电容器 带电粒子在电场中的运动课件.ppt

一 静电现象的解释1 静电平衡 1 概念 导体中 包括表面 没有电荷的的状态 定向移动 2 静电现象的应用 1 静电屏蔽 处于静电平衡的空腔导体 腔外电场对不产生影响 2 尖端放电 所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子 由于被吸引而奔向尖端 与尖端上的的现象 腔内空间 电荷中和 二 电容器电容1 常见电容器 1 组成 由两个彼此又相互的导体组成 2 带电量 一个极板所带电荷量的 3 电容器的充 放电充电 使电容器带电量增加的过程 充电后电容器两极板带上等量的 电容器中储存 放电 使充电后的电容器失去电荷或电量减少的过程 放电过程中转化为其他形式的能 绝缘 靠近 绝对值 异种电荷 电场能 电场能 4 常见电容器 有纸质电容器 电解电容器 可变电容器 平行板电容器等 接入电路时 应注意其极性 电解电容器 正对面积 介电常数 两板间的距离 106 1012 无关 1 平行板电容器两板间电场为匀强电场 2 电容器充 放电时 电流的方向可以由正电荷定向移动的方向确定 三 带电粒子在电场中的运动1 带电粒子在电场中加速 1 运动状态分析 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场 受到的电场力与在同一直线上 做运动 初速度 匀变速直线 2 带电粒子在匀强电场中的偏转 1 运动状态分析 带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时 受到恒定的与初速度方向的电场力作用而做运动 类平抛 垂直 匀速直线 匀加速直线 四 示波管1 构造 2 工作原理 如图所示 电子枪 偏转电极 荧光屏 1 如果在偏转电极xx 和yy 之间都没有加电压 则电子枪射出的电子沿传播 打在荧光屏 在那里产生一个亮斑 2 yy 上加的是待显示的 xx 上是机器自身产生的锯齿形电压 叫做 若所加扫描电压和信号电压的周期相同 就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象 直线 中心 信号电压 扫描电压 解析d电容器的电容和它所带的电荷量无关 和板间的电压无关 只由电容器本身的结构来决定 因此a b c都不正确 故选d 2 某电容器上标有 25 f450v 字样 下列对该电容器的说法中正确的是 a 要使该电容器两极板之间电压增加1v 所需电荷量为2 5 10 5cb 要使该电容器所带电荷量为1c 两极板之间需加电压为2 5 10 5vc 该电容器能够容纳的电荷量最多为2 5 10 5cd 该电容器能够承受的最大电压为450v 3 如图所示 电子由静止开始从a板向b板运动 当到达b极板时速度为v 保持两板间电压不变 则 a 当增大两板间距离时 v也增大b 当减小两板间距离时 v增大c 当改变两板间距离时 v不变d 当增大两板间距离时 电子在两板间运动的时间也增大 4 一台正常工作的示波管 突然发现荧光屏上画面的高度缩小 则产生故障的原因可能是 a 加速电压偏大b 加速电压偏小c 偏转电压偏大d 偏转电压偏小 5 如图所示 abcd是一个正方形盒子 cd边的中点有一个小孔e 盒子中有沿ad方向的匀强电场 一个质量为m 带电荷量为q的粒子从a处的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒内 并恰好从e处的小孔射出 忽略粒子重力 正方形的边长为l 求 1 该带电粒子从e孔射出的速度大小 2 该过程中电场力对该带电粒子做的功 3 该电场的电场强度大小 要点一平行板电容器的动态分析 2 两类动态变化的分析比较 1 电压不变时 2 电荷量不变时 在分析平行板电容器的动态变化时必须抓住两个关键点 确定不变量 恰当选择公式 例1 如图所示 在平行板电容器正中有一个带电微粒 s闭合时 该微粒恰好能保持静止 在以下两种情况下 保持s闭合 充电后将s断开 下列说法能实现使该带电微粒向上运动打到上极板的是 a 情况下 可以通过上移极板m实现b 情况下 可以通过上移极板n实现c 情况下 可以通过上移极板m实现d 情况下 可以通过上移极板n实现解析b保持s闭合的分析 因为第 种情况下两板间电压u不变 根据电场强度e u d 只有d减小 e增大 电场力增大 带电微粒才向上运动打到上极板m上 故可以通过下移极板m或者上移极板n来实现 选项a错 b正确 如图所示 两块较大的金属板a b相距为d 平行放置并与一电源相连 s闭合后 两板间恰好有一质量为m 带电荷量为q的油滴处于静止状态 以下说法正确的是 a 若将s断开 则油滴将做自由落体运动 g表中无电流b 若将a向左平移一小段位移 则油滴仍然静止 g表中有b a的电流c 若将a向上平移一小段位移 则油滴向下加速运动 g表中有b a的电流d 若将a向下平移一小段位移 则油滴向上加速运动 g表中有b a的电流 要点二带电粒子在电场中的平衡与直线运动1 带电粒子在电场中运动时重力的处理 1 基本粒子 如电子 质子 粒子 离子等 除有说明或明确的暗示以外 一般都不考虑重力 但并不忽略质量 2 带电颗粒 如液滴 油滴 尘埃 小球等 除有说明或有明确的暗示以外 一般都不能忽略重力 2 带电粒子在电场中的平衡解题步骤 选取研究对象 进行受力分析 注意电场力的方向特点 由平衡条件列方程求解 3 带电粒子在电场中的变速直线运动 可用运动学公式和牛顿第二定律求解或从功能角度用动能定理或能量守恒定律求解 带电粒子在匀强电场中所受电场力恒定 方向与电场线平行 所受重力恒定 方向竖直向下 因此粒子在匀强电场与重力场的复合场中一定做匀变速运动 轨迹可能为直线 也可能为曲线 例2 2011 青岛模拟 如图所示 水平放置的a b两平行板相距h 上板a带正电 现有质量为m 电荷量为 q的小球在b板下方距离为h处 以初速度v0竖直向上从b板小孔进入板间电场 欲使小球刚好打到a板 a b间的电势差uab应为多大 思路点拨 分析小球的直线运动 可用动力学与运动学公式求解 也可以用动能定理等功能关系求解 解析方法一 小球运动分两个过程 在b板下方时仅受重力作用 做竖直上抛运动 进入电场后受向下的电场力和重力作用 做匀减速直线运动 设小球运动到b板时速度为vb 规律方法 讨论带电粒子在电场中做直线运动时 首先对带电粒子进行受力分析 弄清带电粒子的运动状态 然后再选用恰当的物理规律求解 如果应用牛顿运动定律 要弄清带电粒子的受力情况和运动情况 再灵活运用运动学公式求解 如果运用动能定理 关键要弄清带电粒子的初 末状态及哪些力做功 要点三带电粒子在匀强电场中的偏转1 粒子的偏转角问题 1 位移与入射方向的夹角为 速度与入射方向的夹角为 则tan 2tan 2 偏转位移是沿电场线方向的位移 1 从电场区域 的边界b点处由静止释放电子 电子离开mnpq时的坐标 2 由电场区域 的ab曲线边界由静止释放电子离开mnpq的最小动能 解析 1 设电子的质量为m 电子在电场 中做匀加速直线运动 出区域 时的速度为v0 接着在无电场区域匀速运动 此后进入电场 在电场 中做类平抛运动 假设电子从np边射出 出射点纵坐标为y1 规律方法 处理带电粒子在电场中的运动问题的一般步骤 1 分析带电粒子的受力情况 尤其要注意是否要考虑重力 电场力是否是恒力等 2 分析带电粒子的初始状态 确定粒子做直线运动 还是曲线运动 3 建立正确的物理模型 进而确定解题方法 4 利用物理规律或其他解题手段 如图象等 找出物理量间的关系 建立方程组 进而求解 两个半径均为r的圆形平板电极 平行正对放置 相距为d 极板间的电势差为u 板间电场可以认为是均匀的 一个 粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间 到达负极板时恰好落在极板中心 已知质子带电荷量为e 质子和中子的质量均视为m 忽略重力和空气阻力的影响 求 1 极板间的电场强度e 2 粒子在极板间运动的加速度a 3 粒子的初速度v0 易错点对带电粒子在匀强电场中偏转的特点掌握不准确 例 如图所示 两带电平行板竖直放置 开始时两极板间电压为u 相距为d 两极板间形成匀强电场 有一带电粒子 质量为m 重力不计 所带电荷量为 q 从两极板下端连线的中点p以竖直速度v0射入匀强电场中 带电粒子落在a极板的m点上 试求 1 若将a极板向左侧水平移动d 2 此带电粒子仍从p点以速度v0竖直射入匀强电场且仍落在a极板的m点上 则两极板间电压应增大还是减小 电压应变为原来的几倍 2 若将a极板向左侧水平移动d 2并保持两极板间电压为u 此带电粒子仍从p点竖直射入匀强电场且仍落在a极板的m点上 则应以多大的速度v 射入匀强电场 纠错心得 带电粒子在极板间的偏转可分解为匀速直线运动与匀加速直线运动 我们处理此类问题要注意平行板间距离变化时 若电压不变 则极板间场强发生变化 加速度发生变化 这时不能盲目地套用公式 而应具体情况具体分析 2 如图所示 平行板电容器与直流电源连接 下极板接地 一带电油滴位于电容器中的p点且处于静止状态 现将上极板竖直向上移动一小段距离 则 a 带电油滴将沿竖直方向向上运动b p点电势将降低c 电容器的电容减小 极板带电荷量减小d 带电油滴的电势能保持不变 解析bc因为电容器与电源连接 两极板间的电势差不变 将上极板竖直向上移动一小段距离 两极板间距离增大 电容器电容将减小 由q cu u ed可知极板带电荷量减小 电场强度减小 带电油滴受到的电场力减小 带电油滴将沿竖直方向向下运动 此时电场力做负功 电势能增大 选项a d错误 c正确 下极板接地 电势始终为0 p点到下极板距离恒定 所以p点与下极板电势差降低 p点电势将降低 选项b正确 3 如图所示 带正电荷量为q 质量为m的滑块 沿固定绝缘斜面匀速下滑 现加一竖直向上的匀强电场 电场强度为e 且qe mg 以下判断中正确的是 a 物体将沿斜面减速下滑b 物体将沿斜面加速下滑c 物体仍保持匀速下滑d 仅当qe mg时 物体继续保持匀速下滑 解析c设斜面倾斜角为 未加电场时 沿斜面方向mgsin mgcos 加上电场时 因qe mg qe方向竖直向上 沿斜向方向 mg qe sin mg qe cos 所以仍做匀速直线运动 4 如图是一个说明示波管工作的部分原理图 电子经加速后以速度v0垂直进入偏转电场 离开偏转电场时偏转量为h 两平行板间距为d 电压为u 板长为l 每单位电压引起的偏转量 h u 叫做示波管的灵敏度 为了提高灵敏度 可采用的办法是 a 增加两板间的电势差ub 尽可能缩短板长lc 尽可能减小板间距dd 使电子的入射速度v0大些 5 静电喷漆技术具有效率高 浪费少 质量好 有利于工人健康等优点 其装置示意图如图所示 a b为两块平行金属板 间距d 0 3m 两板间有方向由